两型亚洲小车蝗飞行肌超微结构比较研究

亚洲小车蝗Oedaleus asiaticus B.-Bienko具有长距离迁飞能力,常迁飞为害造成严重损失。掌握其飞行肌结构特征,分析其飞行能力及影响因素,对提高对其监测预警水平具有重要指导作用。本研究采用电子显微镜对群居型和散居型亚洲小车蝗雌成虫背纵肌进行了比较分析。结果表明:群居型和散居型成虫飞行肌具有相似的亚细胞结构,飞行肌的肌原纤维粗细肌丝比例为1∶3,6根细肌丝环绕1根粗肌丝,形成六角形结构。飞行肌的发育和线粒体的形成均是渐进的过程,在不同日龄成虫间存在差异。亚洲小车蝗肌原纤维直径在0.6～1.5μm,群居型成虫的肌原纤维直径多大于散居型。肌节长度为2.6～4.5μm,7日龄肌节长度最短,多数日龄群居型成虫肌节长度小于散居型(2.4～3.8μm)。线粒体在背纵肌内含量占肌纤维线粒体含量的25%～45%,群居型和散居型亚洲小车蝗存在显著差异,群居型7日龄雌成虫线粒体占肌原纤维的比例最高,为52.37%,而散居型的只有32.74%。线粒体含量差异可能是两型亚洲小车蝗成虫飞行能力差异显著的重要原因之一。     

群居型和散居型亚洲小车蝗成虫能量代谢相关酶活性测定

为明确亚洲小车蝗Oedaleus asiaticus成虫飞行肌对其体内能源物质利用的情况,采用室内生化法测定能源物质代谢相关5种酶,即3-磷酸甘油醛脱氢酶(glyceraldehyde phosphate dehydrogenase,GAPDH)、3-磷酸甘油脱氢酶(glycerol-3-phosphate dehydrogenase,GDH)、乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH)、柠檬酸合成酶(citrate synthase,CS)和3-羟酰辅酶A脱氢酶(3-hydroxyacylCoA dehydrogenase,HOAD)活性的变化,并对群居型和散居型的能源物质利用情况进行比较。结果表明,静止状态下,不同日龄的两型亚洲小车蝗雌成虫体内5种代谢相关酶活性不同,初羽化时酶活性较低,随着成虫日龄增加,酶活性呈上升趋势,多至7日龄或10日龄达到最大,13日龄和20日龄后酶活性略有下降。飞行状态下,成虫体内糖类代谢相关酶的活性在飞行前30 min内升高明显,之后上升缓慢或有所下降,至2 h时酶活性达到最大并趋于稳定;而脂类代谢相关酶和三羧酸循环关键酶的活性则随日龄不断升高并保持在较高水平。群居型亚洲小车蝗体内5种酶活性均显著高于散居型。表明亚洲小车蝗飞行所利用的能源物质包括糖类和脂肪,远距离飞行以脂类能源为主。     

环境温度对群居型和散居型亚洲小车蝗呼吸代谢的影响

为明确群居型和散居型亚洲小车蝗Oedaleus asiaticus对气候变化的呼吸代谢响应机制,采用多通道昆虫呼吸仪测定15、20、25、30和35℃温度下2种生态型亚洲小车蝗的呼吸率、代谢率、CO2释放率及呼吸商。结果显示,随着温度的升高,群居型亚洲小车蝗的呼吸率、代谢率、CO2释放率均呈逐渐增加的趋势,且不同温度之间差异极显著;当温度为15℃时,群居型亚洲小车蝗的呼吸率、代谢率和CO2释放率最低,分别为1.14μL/min、7.70μL·g^-1·min^-1和1.13μL/min,当温度为35℃时,群居型亚洲小车蝗的呼吸率、代谢率和CO2释放率最高,分别为5.18μL/min、48.82μL·g^-1·min^-1和5.30μL/min,散居型亚洲小车蝗呼吸率、代谢率和CO2释放率的变化规律与群居型的相同;当20~25℃时,2种生态型亚洲小车蝗的呼吸率、代谢率及CO2释放率变化幅度均最小;当温度为25℃时,2种生态型亚洲小车蝗的呼吸商最高,均为1.14,极显著高于其他温度下的呼吸商,其他温度下的呼吸商之间差异不显著;2种生态型亚洲小车蝗呼吸商平均数分别为1.05和1.03,均接近1.00。表明2种生态型亚洲小车蝗生存适宜温度均为20~25℃,呼吸消耗的底物主要为糖类物质。     

群居型、散居型亚洲小车蝗形态特征的数量分析

亚洲小车蝗(Oedaleus decorus asiaticus Bei-Bienko)是草原蝗虫的主要优势种之一,为了明确亚洲小车蝗两型现象与形态特征的关系,本文利用11个形态指标和5个形态指标比值采用数值分类学的方法对两型亚洲小车蝗成虫进行了测量和分析。结果表明,11个形态指标在亚洲小车蝗种群中均表现出一定的差异性,与能量储存、运动和飞行相关的体长(L)、前翅长度(E)、后足股节长度(F)在群居和散居型种群中具有极显著性差异(P0.01)。形态指标比值中,前翅长度和后足股节长度的比值(E/F)对两型蝗虫区分效果明显,群居型亚洲小车蝗成虫的E/F比值在1.68~1.74之间,散居型成虫的E/F比值在1.44~1.59之间,群居型E/F比值显著大于散居型(P0.05)。主成分分析构建了3个反映形态特征及其比值信息的综合指标,前两个主成分累积贡献率为99.84%,同时确定了E/F比值在两型区分上具有重要的指示作用,可以作为亚洲小车蝗成虫两型现象的判定指标。     

两型亚洲小车蝗卵巢发育的分级及差异研究

亚洲小车蝗Oedaleus decorus asiaticus是我国北方草原区的重要害虫,其聚集、迁移暴发给草原、农田及城市带来了恶劣影响。本文根据亚洲小车蝗卵巢发育形态特征的变化,将其分为5个级别:I级为透明期,Ⅱ级为卵黄沉淀期,Ⅲ级为卵粒形成期,Ⅳ级为成熟待产期,Ⅴ级为产卵期。群居型亚洲小车蝗的卵巢发育起始时间为羽化后5.20d,产卵时间为羽化后50.21d,发育历期为43.75d;散居型亚洲小车蝗的卵巢发育起始时间为羽化后5.75d,产卵时间为羽化后52.25d,发育历期为46.50d,群居型亚洲小车蝗的卵巢发育比散居型种群快,且两者差异均达到极显著水平(P0.01)。研究结果从亚洲小车蝗发育繁殖角度验证了该蝗虫具有两型分化现象,且差异明显,同时对卵巢发育时间的研究可应用于亚洲小车蝗产卵期的预测预报,为田间蝗虫防治工作提供依据。     

虫口密度和龄期对东亚飞蝗群居型向散居型转变的影响

采用笼养方法研究了东亚飞蝗虫口密度和龄期对其由群居型向散居型转变的影响。结果表明,不同密度条件下饲养的蝗虫其由群居型转变成散居型的速度不一样。密度越高,转变的速度越慢;当密度过高时,即使由三龄期开始隔离也无法转变其生态型。将处于三龄期群居型蝗蝻在低密度下隔离,到四龄时为过渡型,到五龄和成虫时为群居型;而四龄期的群居型蝗蝻经隔离后,在五龄和成虫时仅偏向于群居型;五龄期的群居型蝗蝻经隔离后,在成虫时仍为群居型。所以,三龄期可能是东亚飞蝗由群居型向散居型转变的临界期。超过三龄,即使在低密度下也不易发生生态型转变。     

马铃薯糖苷生物碱处理后枸杞鲜果的转录组学分析

为探明马铃薯糖苷生物碱（potato glycoside alkaloid,PGA）处理后枸杞鲜果的基因表达变化规律,以枸杞鲜果为试材,利用新一代高通量测序技术Illumina HiSeq^TM 4000对PGA不同处理时间的枸杞鲜果果肉组织进行转录组测序分析,采用生物信息学方法对差异基因进行功能注释和通路分析。结果显示,经PGA处理2、4和6 d后,枸杞鲜果的差异表达基因分别为22 966、19 474和13 904个,在处理后第2天差异表达基因数量最多。GO功能注释结果显示,细胞组分数据库中细胞组分及细胞器的分类条目富集较显著;分子功能数据库中参与结合蛋白功能、催化活性、结构分子活性以及转运活性的分类条目富集较显著;生物学过程数据库中代谢过程、细胞进程、信号有机体进程及生物调节的分类条目富集较显著。经PGA处理后第2天,有4 557个差异表达基因显著富集到1 227条代谢通路上;处理后第4天,有16 096个差异表达基因显著富集到11 155条代谢通路上;处理后第6天,有13 038个差异表达基因显著富集到2 206条代谢通路上。表明PGA作为诱导因子能够显著诱导采后鲜果的抗病基因,在枸杞采后病害的抗性效应中发挥着重要作用。     

4种菊酯类杀虫剂对亚洲小车蝗的毒力和对ATPase活性的抑制

化学防治是草原蝗虫防治的主要应急措施,亚洲小车蝗是内蒙古草原的优势种。采用点滴法测定了4种菊酯类杀虫剂联苯菊酯、高效氯氰菊酯、高效氯氟氰菊酯和甲氰菊酯对亚洲小车蝗3龄蝗蝻的毒力。结果表明,联苯菊酯对亚洲小车蝗3龄蝗蝻的毒力最强,LD50值为0.004 8 μg/头,高效氯氟氰菊酯、高效氯氰菊酯和甲氰菊酯的LD50值分别为：0.022 7、0.012 2和0.005 1 μg/头。同时明确了4种菊酯类杀虫剂对亚洲小车蝗3龄蝗蝻离体ATPase活性都有一定程度的抑制作用。当药剂浓度为1×10-4mol/L时,高效氯氟氰菊酯、高效氯氰菊酯、联苯菊酯和甲氰菊酯对Na+-K+-ATPase的抑制分别为：57.62%、55.34%、45.70%和20.94%,对Ca2+-Mg2+-ATPase的抑制分别为：58.30%、58.05%、41.80%和19.35%。在浓度范围为1×10-4~1×10-8 mol/L,4种杀虫剂对亚洲小车蝗ATPase活性的抑制存在明显的剂量效应关系。     

四种植物源化合物对亚洲小车蝗存活率、解毒酶和保护酶活性的影响

为开发防控亚洲小车蝗Oedaleus asiaticus的生物农药,本研究于室内测定芦丁、单宁酸、烟碱和苦参碱4种植物源化合物处理后亚洲小车蝗3龄蝗蝻的存活率以及体内活性氧簇(reactive oxygen species,ROS)浓度、3种解毒酶和3种保护酶的活性。结果显示:芦丁、单宁酸、烟碱和苦参碱处理后,亚洲小车蝗3龄蝗蝻的存活率分别为43.63%、62.65%、25.91%和16.62%,亚洲小车蝗3龄蝗蝻体内ROS浓度分别为263.56、186.94、351.62和392.13 pg/g,超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性分别为562.19、362.63、679.36、659.23 U/g,过氧化氢酶(catalase,CAT)活性分别为236.27、189.25、295.36和315.66 U/g,过氧化物酶(peroxidase,POD)活性分别为326.89、296.97、392.16和386.29 U/g,细胞色素P450(cytochrome P450,CYP450)活性分别为359.23、367.16、382.79和435.65 U/g,谷胱甘肽硫转移酶(glutathione S-transferases,GST)活性分别为196.63、136.68、278.37和327.16 U/g,羧酸酯酶(carboxylesterases,CarE)活性分别为413.62、365.37、395.27和469.30 U/g;4个处理的存活率、ROS浓度、CAT活性、POD活性、CYP450活性和CarE活性均与对照之间差异显著;烟碱和苦参碱毒性表现最强,芦丁和单宁酸次之。表明这4种植物源化合物在亚洲小车蝗绿色防控和生物农药开发方面均具有潜力。     

西伯利亚蝗卵发育过程中血蓝蛋白基因Hc1、Hc2表达、差异及其与土壤温度的关系

为明确血蓝蛋白基因在新疆优势害虫西伯利亚蝗Gomphocerus sibiricus卵发育过程中的作用,本研究采用实时荧光定量PCR技术检测血蓝蛋白基因Hc1、Hc2在西伯利亚蝗卵不同发育阶段和1龄蝗蝻中的相对表达量,比较基因Hc1、Hc2相对表达量的差异,并分析这2个基因与土壤温度的相关性。结果表明,血蓝蛋白基因Hc1和Hc2在西伯利亚蝗卵所有发育阶段均有表达,并具有阶段特异性。在蝗卵早期发育阶段,Hc1基因相对表达量较高,Hc2基因相对表达量较低,其中在I阶段,Hc2基因相对表达量最低,为0.05;在滞育阶段,Hc1基因相对表达量降低,且在深度滞育期降至最低,为0.12,Hc2基因相对表达量略有增加;在滞育解除后发育阶段,Hc1基因相对表达量无显著变化,Hc2基因相对表达量在第VIII阶段最高,为17.26;在1龄蝗蝻阶段,Hc1基因相对表达量急剧升高至最大值,为39.43,Hc2基因相对表达量急剧下降。在西伯利亚蝗卵发育过程中,Hc1基因相对表达量平均数为8.83,高于Hc2基因的平均数,且蝗卵早期发育阶段、滞育后发育阶段和1龄蝗蝻阶段的Hc1和Hc2基因相对表达量之间差异显著。土壤温度与西伯利亚蝗卵各发育阶段和1龄蝗蝻阶段中Hc1基因相对表达量正相关,但相关性不显著,与Hc2基因相对表达量无显著相关性。     

梨小食心虫雄成虫、蛹和幼虫的转录组比较分析

为挖掘杀虫剂靶标及解毒代谢和抗药性相关基因，利用高通量测序技术对梨小食心虫Grapholita molesta雄成虫、蛹和幼虫进行转录组测序和数据组装，并对转录组数据进行功能注释和比较分析。结果表明，对梨小食心虫雄成虫、蛹和幼虫测序所得高质量reads组装得到195 473个转录本，含有158 206条unigene，其中有71 762条unigene在至少1个数据库中能获得功能注释，有8 186条unigene在所有数据库中均能获得注释，分别占unigene总数的45.36%和5.17%。在GO数据库中共有45 810条unigene的注释划分到56个不同功能区中，鉴定到240个与解毒代谢相关的基因，包括61个羧酸酯酶（carboxylesterases，CarE）基因、38个谷胱甘肽-S-转移酶（glutathione S-transferase，GST）基因、92个细胞色素P450酶基因和49个ABC转运蛋白基因。雄成虫和蛹之间共注释到262个代谢通路，包括42 143个基因，其中差异表达基因有1 561个；蛹和4龄幼虫之间共注释到232个代谢通路，包括39 127个基因，其中差异表达基因有1 095个；雄成虫和4龄幼虫之间共注释到235个代谢通路，包括41 436个基因，其中差异表达基因有1 582个。选择ABC转运蛋白基因进行深入分析，可划分为8个亚家族；对6个ABC转运蛋白基因进行实时荧光定量PCR验证，显示其表达情况与转录组分析结果基本一致，表明转录组分析结果可靠。     

有翅型和无翅型小麦禾谷缢管蚜转录组差异分析

为有效防控有翅型小麦禾谷缢管蚜Rhopalosiphum padi,以浙江省小麦主要害虫禾谷缢管蚜为研究对象,比较分析其有翅型和无翅型转录组之间的差异,筛选差异表达基因,并对差异表达基因进行功能注释和代谢通路分析,采用实时荧光定量PCR（real-time fluorescence quantification PCR,RT-qPCR）技术对转录组测序结果进行验证。结果显示,经过StringTie软件组装,共获得39 699条unigenes。注释到NCBI-NR、GO、KEGG、Pfam、Swiss-Prot和eggNOG六个数据库中unigenes数量分别为24 120、17 351、17 137、17 532、15 494和23 128条,分别占unigenes总数量的60.76%、43.71%、43.17%、44.16%、39.03%和58.26%。有翅型和无翅型禾谷缢管蚜之间共筛选到6 747个基因差异表达显著,其中289个基因上调表达,其他6 458个基因下调表达,大多数差异表达基因集中在糖代谢及氨基酸代谢等信号通路上,表明禾谷缢管蚜翅型分化可能与能量分配有关。UGT、MME、GST和ABCG14四个基因的RT-qPCR测定结果与转录组测定结果一致,表明转录组测序数据准确可信。     

斜纹夜蛾四龄幼虫暴食相关基因的鉴定和通路分析

为绿色高效防治斜纹夜蛾Spodoptera litura,采用高通量测序技术对斜纹夜蛾暴食前期（3龄期）和暴食初始期（4龄期）进行转录组测序,筛选暴食前期和暴食初始期斜纹夜蛾差异基因,并对其高表达基因的代谢通路进行KEGG富集分析,随机选择缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸降解通路的5个关键基因对其表达量进行测定,以验证转录组测序结果的正确性。结果显示,从转录组数据中共拼接了17 045条unigenes,其中有876条是新发现的unigenes,16 625条unigenes有注释信息;5个基因的实时荧光定量PCR结果与转录组测序分析结果一致,表明转录组分析结果可信;在暴食初始期高表达的基因主要为血淋巴脂多糖结合蛋白基因,暴食初始期高表达基因富集度最大的通路主要为支链氨基酸代谢通路,其次是脂肪酸降解通路,表明暴食初始期斜纹夜蛾在增强其消化系统功能和营养吸收能力的同时,也加强了其能量代谢,为幼虫获取更多的食物提供动力。     

青杨天牛幼虫响应低氧胁迫的转录组分析

为探究青杨天牛Saperda populnea幼虫低氧适应的分子机制，分别对青杨天牛幼虫进行常氧（21%氧浓度）、中度缺氧（14%氧浓度）和重度缺氧（7%氧浓度）处理，采用高通量测序技术对低氧胁迫下青杨天牛进行转录组测序与组装、功能注释与分类、差异基因筛选与分析，采用实时荧光定量PCR（quantitative real-time PCR，qPCR）技术对转录组测序结果进行验证。结果表明，与常氧处理相比，14%和7%氧浓度处理下青杨天牛幼虫显著差异表达基因数分别为31个和1 525个。低氧胁迫后青杨天牛幼虫的显著差异表达基因功能主要富集到跨膜转运蛋白活性、细胞或亚细胞组分运动、微管运动等。低氧胁迫后青杨天牛幼虫差异表达基因代谢通路主要富集到氮代谢、蛋白质消化吸收、昼夜节律和环磷酸腺苷（cyclic adenosine monophosphate，cAMP）信号通路等。qPCR检测结果与转录组测序结果一致，表明转录组测序结果可靠。     

沃尔巴克氏体感染对黑腹果蝇头部转录组的影响

为明确沃尔巴克氏体Wolbachia对果蝇神经行为影响的分子机制,采取转录组测序技术对感染沃尔巴克氏体和未感染的黑腹果蝇Drosophila melanogaster头部样本进行转录组测序、组装、注释,筛选感染沃尔巴克氏体wMel和未感染黑腹果蝇头部转录组间的差异表达基因,并选择差异表达基因中差异倍数较大或与神经行为相关的基因进行qPCR验证。结果表明,感染沃尔巴克氏体wMel和未感染黑腹果蝇头部差异表达基因有679个（差异倍数≥2,P<0.05）,其中,由于感染沃尔巴克氏体wMel而上调表达的基因有566个,下调表达的基因有113个。GO功能注释分析显示,差异表达基因与代谢过程、催化和结合功能相关。KEGG通路注释分析发现,差异表达基因主要富集在蛋白消化与吸收、内分泌、神经活性配体-受体互作以及激素合成等通路中。从差异表达基因中筛选出11个基因进行qPCR验证,有9个基因的表达趋势与RNA测序结果一致。表明沃尔巴克氏体可广泛影响果蝇头部基因的表达水平,暗示可能由此影响宿主的神经行为。     

虫尸表面罗伯茨绿僵菌产孢、致病力及其相关基因的表达特征

为明确绿僵菌在其致死害虫表面生长发育和致病力等相关分子机制,通过显微观察大蜡螟Galleria mellonella虫尸表面罗伯茨绿僵菌Metarhizium robertsii生长和产孢特性,并测定其致病力,分别对虫尸表面和PDA培养基上罗伯茨绿僵菌的菌丝生长阶段和大量产孢阶段进行高通量测序,对虫尸表面罗伯茨绿僵菌产孢及致病力通路相关基因进行系统分析,并采用荧光定量PCR技术对高通量测序结果进行验证。结果表明,PDA培养基上培养5 d后,罗伯茨绿僵菌开始大量产孢,培养14 d时产孢量最高,为4.6×10~7个/cm~2,大蜡螟幼虫注射罗伯茨绿僵菌4 d后,其体表出现菌丝,5.5 d后虫尸表面罗伯茨绿僵菌大量产孢,9 d后产孢量最高,为2.6×10~8个/cm~2。与PDA培养基上罗伯茨绿僵菌对大蜡螟幼虫的半致死时间(7.09 d和4.66 d)相比,体壁侵染法和显微注射法侵染的虫尸表面罗伯茨绿僵菌对大蜡螟幼虫的半致死时间(6.33 d和4.49 d)分别显著缩短和无显著变化。高通量测序结果显示,在菌丝生长阶段和大量产孢时期,虫尸表面罗伯茨绿僵菌中共有810个基因上调表达,452个基因...     

水分胁迫下水稻对褐飞虱转录组的影响

为明确褐飞虱Nilaparvata lugens(St?l)在稻田缺水条件下的发生和灾变规律,以感虫水稻品种TN1为材料,以取食无水分胁迫水稻的褐飞虱为对照组,取食水分胁迫(以15%PEG6000营养液处理48 h模拟)水稻的褐飞虱为处理组,采用Illumina转录组测序技术研究水分胁迫下水稻对褐飞虱转录组的影响。结果显示,测序序列经拼接后得到褐飞虱全部单基因unigene共47 335条,平均长度为1 234 bp;与对照组相比,处理组中表达量差异显著的基因共有1 331条,其中表达量上调的基因有712条,表达量下调的基因有619条;随机选取20条具有显著表达差异的基因,通过实时荧光定量PCR方法检测其表达量以进行验证,其中有13条基因的表达量与测序结果变化一致。对差异表达基因进行GO注释和KEGG代谢通路功能富集分析表明,能量代谢和水分代谢相关通路在水分胁迫处理的褐飞虱中显著富集,表明这几类基因在褐飞虱应答水分胁迫中发挥了重要作用。     

稻曲病菌有性生殖中光诱导基因的转录组分析

 稻曲病菌(Villosiclava virens)能够以菌核的形式安全越冬并在来年萌发产生子囊孢子,成为稻曲病菌的重要初侵染源;而菌核产生子实体的过程需要光的诱导。为了探索光诱导的分子机制,本文对不同光照处理条件下稻曲病菌菌核萌发过程的转录组学进行了比较分析。结果发现,与黑暗条件下菌核的萌发相比,光照处理后542个基因显著差异表达,其中上调359个,下调183个。GO富集分析发现,DEGs显著富集于糖基水解酶活性、细胞壁生物合成、氧化还原酶活性等。KEGG分析发现,DEGs显著富集于脂质代谢、氨基酸代谢、次生代谢产物合成等代谢通路。DEGs中子实体独有基因组氨酸激酶为光感受器,其响应光信号引起下游基因的表达,同时,与有性生殖过程相关的水通道蛋白和甲基转移酶蛋白编码基因表达活跃,共同调控了菌核萌发产生子实体过程。     

小黑瓢虫雌成虫滞育基因的转录组测序分析

为明确小黑瓢虫Delphastus catalinae滞育的分子机制,使用Illumina HiSeq2500高通量测序平台分析小黑瓢虫雌成虫非滞育期、滞育期和滞育解除期的相对转录水平,从转录组测序数据中选取碱性磷酸酶（alkaline phosphatase,ALP）基因、过氧化氢酶（catalase,CAT）基因、乳酸脱氢酶（lactate dehydrogenase,LDH）基因、过氧化物酶（peroxidase,POD）基因、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase,SOD）基因、海藻糖酶（trehalase,TRE）基因、促葡萄糖转运1蛋白亚基基因Ref和SCoAL琥珀酰辅酶连接酶基因GDP-forming,采用实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qRTPCR)技术检测上述基因在小黑瓢虫雌成虫3个不同时期的表达特征。结果显示,从9个样品中共筛选出67.86 Gb的clean data;936 447条contig被组装成52 255条unigene,所有的unigene都通过BLAST对Nr数据库进行了注释,有23 539...